(57)【要約】【課題】部品コストを抑制しつつ、簡素な構成により加熱手段による加熱範囲を転写材のサイズに応じて制御することができる定着装置を提供する。【解決手段】定着装置１は、転写材上に未定着像を定着するための定着部材としての加圧ローラ６と、加圧ローラ６を加熱するための加熱ヒータ１３と、加熱ヒータ１３の軸線方向に沿う中央部と両端部に配設されたスリーブ１０，１１と、スリーブ１０，１１を加圧ローラ６に押し当てるための押当部材１２とを有しており、押当部材１２は、転写材のサイズが小さいときには加熱ヒータ１３の中央部に位置するスリーブ１０のみを加圧ローラ６に押し当て、転写材のサイズが大きいときには加熱ヒータ１３の中央部と両端部の両方に位置するスリーブ１０，１１を加圧ローラ６に押し当てる。【選択図】図１
2007025280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写材上に未定着像を定着するための定着部材と、
該定着部材を加熱するための加熱手段と、
該加熱手段の軸線方向に沿う中央部と両端部に配設されたスリーブと、
該スリーブを前記定着部材に押し当てるための押当手段とを有し、
前記押当手段は、転写材のサイズが小さいときには前記加熱手段の中央部に位置するスリーブのみを前記定着部材に押し当て、転写材のサイズが大きいときには前記加熱手段の中央部と両端部の両方に位置するスリーブを前記定着部材に押し当てることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱手段は、前記定着部材を外部から加熱するためのものであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記押当手段は、ヒートパイプから構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記スリーブは、厚さ０．２〜１．３ｍｍの金属材料若しくは耐熱樹脂材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項５】
前記スリーブは、アルミニウム、ニッケル、またはステンレスからなることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記スリーブは、ポリイミドまたはポリフェニレンサルファイドからなることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項７】
前記スリーブは、中央部と両端部とで分割されていることを特徴とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファックシミリ、およびこれらの複合機等の画像形成装置に用いられる定着装置、およびこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
定着ローラと加圧部材との間で定着ニップ部が形成され、この定着ニップ部に未定着画像を担持した転写材を通すと共に、外部加熱制御手段で制御された外部加熱手段によって定着ローラを外部から加熱して転写材に未定着画像を定着する際、転写材上に画像を形成するための画像情報に基づいて外部加熱手段による加熱範囲を変化させる定着装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
このような加熱範囲の制御は、転写材として小サイズのものを用いて連続通紙を行う場合に、定着ローラ両端部の温度が過度に上昇することを抑制するために行われる。
【０００４】
このような外部加熱手段は、転写材上の画像情報に基づいて加熱範囲を変化させるものである。外部加熱手段は、例えば、長手方向に分割した加熱手段を持ち、転写材のサイズに応じて加熱範囲が制御される。ここで、例えば大サイズ用と小サイズ用で切り替えられて発熱する複数の加熱ヒータ、あるいは通紙部のみを部分的に加熱し得る電磁誘導加熱（ＩＨ：Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｈｅａｔｉｎｇ）方式の加熱手段が使用され得る。
【特許文献１】特開２００１−３４３８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の如く構成された定着装置にあっては、複数の加熱ヒータや高価なＩＨ方式の外部加熱手段を用いて、画像情報のサイズに応じた加熱範囲の制御を実行しなければならない。このため、部品コストが高騰するうえ、複雑な制御を必要とするという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、部品コストを抑制しつつ、簡素な構成により加熱手段による加熱範囲を転写材のサイズに応じて制御することができる定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
【０００８】
（１）転写材上に未定着像を定着するための定着部材と、該定着部材を加熱するための加熱手段と、該加熱手段の軸線方向に沿う中央部と両端部に配設されたスリーブと、該スリーブを前記定着部材に押し当てるための押当手段とを有し、前記押当手段は、転写材のサイズが小さいときには前記加熱手段の中央部に位置するスリーブのみを前記定着部材に押し当て、転写材のサイズが大きいときには前記加熱手段の中央部と両端部の両方に位置するスリーブを前記定着部材に押し当てることを特徴とする定着装置。
【０００９】
（２）前記加熱手段は、前記定着部材を外部から加熱することを特徴とする上記（１）に記載の定着装置。
【００１０】
（３）前記押当手段は、ヒートパイプから構成されることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の定着装置。
【００１１】
（４）前記スリーブは、厚さ０．２〜１．３ｍｍの金属材料若しくは耐熱樹脂材料からなることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の定着装置。
【００１２】
（５）前記スリーブは、アルミニウム、ニッケル、またはステンレスからなることを特徴とする上記（４）に記載の定着装置。
【００１３】
（６）前記スリーブは、ポリイミドまたはポリフェニレンサルファイドからなることを特徴とする上記（４）に記載の定着装置。
【００１４】
（７）前記スリーブは、中央部と両端部とで分割されていることを特徴とすることを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の定着装置。
【００１５】
（８）上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、転写材のサイズが小さいときには加熱手段の中央部に位置するスリーブのみが押当手段によって定着部材に押し当てられ、転写材のサイズが大きいときには加熱手段の中央部と両端部の両方に位置するスリーブが押当手段によって定着部材に押し当てられる。これにより、部品コストを抑制しつつ、簡素な構成により加熱手段による加熱範囲を転写材のサイズに応じて制御することが可能となる。したがって、小サイズ用紙通紙時の定着部材端部の過度の温度上昇が簡易な構成で抑制され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
本発明の定着装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびこれらの複合機等の画像形成装置に用いられる。ここで、画像形成装置の全体構成は、定着装置の要部構成を除いて公知のものを採用することができるため、以下において、その全体構成の説明は省略して定着装置のみを説明する。
【００１９】
図１は本発明の定着装置を示す要部の断面図である。
【００２０】
図１に示すように、定着装置１は、ハロゲンヒータなどの加熱源となる加熱ヒータ２を内蔵した加熱ローラ３と、この加熱ローラ３から離間して配置された支持部材（固定ＰＡＤ）４と、加熱ローラ３と支持部材４との間に掛け渡された無端ベルト状の定着ベルト５と、この定着ベルト５を挟んで支持部材４と対向する定着部材としての加圧ローラ６と、この加圧ローラ６を外部から加熱する外部加熱手段としての外部加熱ユニット７とを備えている。また、支持部材４と加圧ローラ６とは定着ベルト５を挟んで転写材８の定着ニップ部９を形成している。転写材８は、画像が転写され得る用紙などの記録材である。
【００２１】
加熱ヒータ２は、上述したハロゲンヒータの他、抵抗発熱体や渦電流を発生させるための電磁誘導手段等の公知のものを利用することができる。そして、加熱ヒータ２の発熱は、加熱ローラ３並びに定着ベルト５を介して定着ニップ部９に伝熱されて転写材８の表面に形成された未定着トナーを熱溶融し、転写材８の表面にトナーを定着させる。
【００２２】
加熱ローラ３は、画像形成装置の大きさや処理能力（例えば、処理速度等）によって厚さは任意であるが、鉄・アルミ等の金属の芯金上に弾性体を設けたものが用いられている。この際、加熱ヒータ２からの熱を効率的に定着ベルト５に伝熱するため、芯金として薄肉円筒形状のローラ体とすることが好ましい。なお、加熱ローラ３の表面にはフッ素系やニッケル等の摺動性並びに耐浸性に優れた表面処理を施しても良い。
【００２３】
支持部材４は、例えば、加圧ローラ６の外周面形状に沿う円弧状凹部４ａを形成するなど、その形状を適宜形状とすることにより定着ニップ部９のニップ幅（転写材８の搬送方向に沿う長さ）を所望の値に設定することができる。また、支持部材４の材料としては、アルミ・鉄・ステンレス等の金属材料、各種セラミック材料、ガラス類、ポリフェニレンサルファルド（ＰＰＳ）・ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の耐熱性樹脂材料、などが挙げられる。
【００２４】
なお、転写材８に対する圧接力による負荷を考慮して機械的強度に優れた材料を用いることが望ましい。また、フッ素系やシリコーン系のゴム或いは樹脂等による弾性体の表層を設けることも可能である。
【００２５】
定着ベルト５は、回動移動に伴う変形を許容するため、ニッケル（Ｎｉ）・鉄・ステンレス（ＳＵＳ）などの薄肉金属シート材料や、ポリイミド（ＰＩ）等の耐熱性樹脂シート材料といったシート基材の両端を接続することにより無端状とした基材を備える。その基材の表面には表層にはパーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等からなる離型性層が形成されて離型性が付与されている。
【００２６】
また、定着させた画像の画質を向上させるため、基材と離型性層との間に弾性層を設けることも可能である。即ち、転写材上の表面（トナー付着面）側に弾性層を設けない場合、転写材上のトナーの凹凸（カラー画像の場合特に顕著）をつぶして画像劣化の要因となるといった不具合を解消することができる。なお、定着ベルト５は、ばね等の張力付与手段を介して緊張状態で回動移動する。
【００２７】
加圧ローラ６は、定着ベルト６の回動方向と逆方向に回転することによって定着ニップ部９で転写材８を挟持しつつ所定方向に転写材を搬送する。この際、摩擦力を利用して定着ベルト６の回動移動を従動駆動させても良い。この際、加圧ローラ６は、転写材８の搬送姿勢、定着条件（濃度など）、用紙種類、搬送速度、環境、マシン状態、正逆転（両面印刷など）といった各種設定条件等に基づいて回転速度や方向が制御される。
【００２８】
なお、定着ベルト５を介して図示しない加圧機構によって所定の圧接力にて支持部材４と加圧ローラ６とが互いに圧接されることによって起こる加圧ローラ６上の弾性層の変形により、未定着トナーを転写材８に対して定着させるに必要な熱を供給するためのニップ幅を得ることができる。この際、支持部材４と加圧ローラ６との間を加圧する加圧機構としては、ばね部材やカム機構を利用した形態などが考えられ、必要に応じて圧接解除機構や圧接力変更手段を別途も受けることも可能である。
【００２９】
本実施形態では、外部加熱ユニット７は、加圧ローラ６を外部から加熱する。仮に、加圧ローラ６の内部に熱源を持った場合には、その熱が加圧ローラ６の芯金と弾性体層との境界面に蓄積して高温となり、加圧ローラ６の劣化が加速される虞がある。しかし、本実施形態のように加圧ローラ６を外部から加熱する構成を採用することにより、熱が加圧ローラ６の芯金と弾性体層との境界面に蓄積することが無くなるため、加圧ローラ６の寿命に対して有利となる。
【００３０】
加熱ローラ３（又は定着ベルト５）と加圧ローラ６（又は外部加熱ユニット７）には、定着温度検出センサが設けられ（図示せず）、定着ニップ部９で加熱・加圧定着される未定着トナーの定着性を安定させる目的で温度制御される。したがって、この定着温度検出センサは、定着ニップ部９の付近に配置されることが好ましい。
【００３１】
また、外部加熱ユニット７は、図２に示すように、加圧ローラ６の軸線方向に沿う中央部と両端部のそれぞれに対向して配設される３本のスリーブ１０，１１と、このスリーブ１０，１１を中央部と両端部とで独立して変位させ得る押当部材１２と、加熱ヒータ１３とを備えている。
【００３２】
スリーブ１０，１１は、中央部に位置するスリーブ１０と両端部に位置する２つのスリーブ１１とがそれぞれ独立して設けられており、その厚さが０．２〜１．３ｍｍの金属材料若しくは耐熱樹脂材料から円筒形状に形成されている。なお、スリーブ１０，１１の材料としては、アルミニウム、ニッケル、ステンレスなどの金属材料、或いは、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの耐熱性樹脂材料が挙げられる。
【００３３】
押当部材１２は、その両端が図示しない画像形成装置本体等に回転可能に支持された屈曲棒状を呈し、中央部１２ａは両端と同軸であり、この中央部１２ａと両端との間に位置する両端部１２ｂが互いに同軸である。また、押当部材１２の中央部１２ａにはスリーブ１０が懸架されるように位置し、両端部１２ｂにはスリーブ１１がそれぞれ懸架されるように位置しており、スリーブ１０，１１は、重力により押当部材１２と接触している。また、図示しない規制手段により、各スリーブ１０，１１間のすきまが殆ど生じないようになっている。なお、押当部材１２は、図示しない回転駆動機構によって回転量が制御されつつ回転する。
【００３４】
加熱ヒータ１３は、各スリーブ１０，１１の内部に挿通されるように配置される。加熱ヒータ１３は加熱ヒータ２と略同期して発熱する。加熱ヒータ１３がスリーブ１０，１１を貫通することによって、一つの加熱ヒータ１３で３つのスリーブ１０，１１の加熱を可能としている。
【００３５】
このような構成において、外部加熱ユニット７は、例えば、転写材８が小サイズ（具体的には、転写材の搬送方向上流側端辺の長さが小さい）の場合、図１に示すように、押当部材１２の回転により中央部に位置するスリーブ１０のみが加圧ローラ６の表面に接し、これにより加熱ヒータ１３の発熱を加圧ローラ６の中央部にのみ伝熱する。
【００３６】
この際、転写材８のサイズが小サイズとあるのは、定型紙を基準として、例えば、転写材８がＡ４横置き（Ａ４ＳＥＦ（短辺給紙））で定着ニップ部９を通過する場合であり、スリーブ１０の幅はＡ４短辺寸法が基準とされる。
【００３７】
一方、転写材８が大サイズ（具体的には、転写材の搬送方向上流側端辺の長さが大きい）の場合、図３に示すように、押当部材１２の回転により中央部に位置するスリーブ１０と両端部に位置するスリーブ１１の両方が加圧ローラ６の表面に接し、これにより加熱ヒータ１３の発熱を加圧ローラ６の略全幅に跨って伝熱する。
【００３８】
この際、転写材８のサイズが大サイズとあるのは、定型紙を基準として、例えば、転写材８がＡ４縦置き（Ａ４ＬＥＦ（長辺給紙））で定着ニップ部９を通過する場合であり、スリーブ１０，１１の総合幅はＡ４長辺寸法が基準とされる。
【００３９】
なお、転写材８の小サイズと大サイズの組合せは任意であり、例えば、Ａ４横置き（Ａ４ＳＥＦ）とＡ４縦置き（Ａ４ＬＥＦ）、Ａ４横置き（Ａ４ＳＥＦ）とＢ５縦置き（Ｂ５ＬＥＦ）、などの組合せが挙げられる。
【００４０】
転写材８のサイズの検出は、画像形成装置本体に設けられた給紙カセットを選択するための用紙サイズ情報の検出、センサによる用紙サイズの検出、形成すべき画像の大きさの検出などによって可能である。
【００４１】
このように本実施形態によれば、転写材８のサイズが小さいときには加熱ヒータ１３の中央部に位置するスリーブ１０のみが押当部材１２によって加圧ローラ６に押し当てられ、転写材８のサイズが大きいときには加熱ヒータ１３の中央部と両端部の両方に位置するスリーブ１０，１１が押当部材１２によって加圧ローラ６に押し当てられる。これにより、部品コストを抑制しつつ、簡素な構成により加熱ヒータ１３による加熱範囲を転写材８のサイズに応じて制御することが可能となる。したがって、小サイズ用紙通紙時の加圧ローラ６端部の過度の温度上昇が簡易な構成で抑制され得る。
【００４２】
なお、押当部材１２によるスリーブ１０，１１の駆動方法は、本実施形態のような回転方式に限定されるものではなく、他の方式が採用されてもよい。
【００４３】
また、本発明の外部加熱ユニット７に用いられる押当部材１２にヒートパイプを用いることにより、両端部に位置するスリーブ１１を加圧ローラ６に押し当てていない状態での各スリーブ１１への過昇温を抑制することができる。この場合、ヒートパイプの熱伝導効果によって両端部の熱を中央部の熱として利用することができる。
【００４４】
ところで、上記実施の形態では、独立した別個の３本のスリーブ１０，１１として説明したが、一体のスリーブであっても良い。
【００４５】
また、定着ベルト５に代えて定着ローラ（ドラム）としても良い、さらに、加熱ローラ３（定着ローラ）の加熱方式に、外部加熱ユニット７を利用することも可能である。
【００４６】
また、本発明の定着装置を適用可能な画像形成装置としては、モノクロ／カラーの複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびこれらの複合機とされる。
【００４７】
本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の定着装置を示す小サイズ用紙通紙時の要部の断面図である。
【図２】本発明の外部加熱ユニットの正面図である。
【図３】本発明の定着装置を示す大サイズ用紙通紙時の要部の断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１    定着装置、
２    加熱ヒータ、
３    加熱ローラ、
４    支持部材（固定ＰＡＤ）、
５    定着ベルト、
６    加圧ローラ（定着部材）、
７    外部加熱ユニット、
８    転写材、
９    定着ニップ部、
１０    スリーブ（中央部）、
１１    スリーブ（両端部）、
１２    押当部材（押当手段）、
１３    加熱ヒータ（加熱手段）。
【図１】
2007025280.tif 000003
【図２】
2007025280.tif 000004
【図３】
2007025280.tif 000005